建筑工地可視化安全管理監控系統應用探究

韓波濤 尹增森

摘 要：建筑工地的施工安全是關系到人員的生命安全，安全管理對于建筑項目尤其重要。可視化技術的出現，為施工安全管理提供了有效手段。本文首先對可視化技術進行了介紹，然后對于建筑工地安全管理可視化的監控系統的建立進行了分析，為今后建筑工地可視化安全管理監控系統的建立提供一些借鑒。

關鍵詞：建筑工地 可視化 安全管理

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）11（c）-0084-03

建筑項目施工不僅涉及到土木工程、排水、配電等諸多領域，不僅施工難度大，而且施工工期較長。因此，建筑工地人員流動較大，同時材料搬運、機械設備施工較多，這給建筑施工現場的安全管理帶來了極大的難度。如果僅僅依靠安全管理人員在現場進行巡視發現問題，由于建筑施工區域較大，需要投入大量的人力來完成。可視化技術的誕生，大大簡化了建筑工地現場安全管理工作。目前江蘇省正在大力建設數字工地智慧安監，南京NO.2016G01地塊項目作為江蘇省數字工地智慧安監試點項目，在建筑工地的安全管理中采用可視化監控系統，不僅能夠將建筑工地的實時情況在屏幕顯示出來，而且系統還能夠對現場違規操作、安全隱患等給予報警，大大提升了安全管理效率。

1 可視化安全管理技術

場地布局、地形等施工空間環境的創設，能夠涉及到兩項技術，一種為激光掃描，另一種為建模技術。在施工現場，對數據的收集可以采用實時位置跟蹤傳感器，實時可視化，其流程如圖1所示。

1.1 可視化虛擬顯示環境

虛擬現實環境主要由兩部分組成：一部分為真實環境的實體；另一部分為屬性組成，同時還包括許多的基本元素，如表面、對象、屬性等。采用激光掃描，不僅可以獲得場景的表面，同時還可以獲得靜態對象，在掃描過程中，進行一次掃描，就會有一個獨特的坐標系統，將掃描結果納入集中。虛擬環境一大特點就是照明，我們了解光在現實世界中，不會持續存在，而光在模擬環境中，能夠良好的定向作用。 在虛擬現實環境中，可以通過對Auto CAD軟件的合理應用，進行對象的創建，利用虛擬相機，從不同的視角出發，對場景進行定義。關系主要反映元素之間的相關性。另外，利用傳感器，可以接收實時數據，然后再將其傳送到數據服務器，這樣實現動態對象屬性的更新。

1.2 實施數據分布

對于相關信息的傳遞，需要將其傳送到本地服務器以及遠程3D查看器，這樣才能滿足項目管理者的信息需求，因此對可視化系統數據服務器提出了更高的要求，包括數據訂購功能、發布功能，同時還要利用局域網以及互聯網，實現信息的訪問共享。虛擬現實環境主要包括兩個方面：一方面為復雜的靜態結構；另一方面為人員、材料以及設備等動態對象，這樣對于復雜的建筑活動，人們能夠更易于理解。虛擬環境的元素能夠與實時傳感器的數據相連，在這一情況下，傳感器數據的更新，需要采用當地數據處理器。對于虛擬現實環境信息更新，在發布和查詢機制的影響下，可以使數據收集器同步進行，用戶想要查詢數據，通過訪問局域網或者訪問互聯網就可以及時地獲取到數據，幫助項目參與者做出正確的決策。建筑項目施工不僅涉及到土木工程、排水、配電等諸多領域，不僅施工難度大，而且施工工期較長。因此，建筑工地人員流動較大，同時材料搬運、機械設備施工較多，這給建筑施工現場的安全管理帶來了極大的難度。如果僅僅依靠安全管理人員在現場進行巡視發現問題，由于建筑施工區域較大，需要投入大量的人力來完成?？梢暬夹g的誕生，大大簡化了建筑工地現場安全管理工作，建筑工地可視化安全管理系統不僅能夠將建筑工地的實時情況在屏幕顯示出來，而且系統還能夠對現場違規操作、安全隱患等給予報警，大大提升了安全管理效率。

2 建筑工地安全管理可視化

從圖2為南京NO.2016G01地塊項目施工現場場景，我們直觀地看見項目的施工現場情況，所收集的數據，結合位置跟蹤技術進行。采用的數據主要包括土方工程材料、施工人員的出口、臨時建筑以及安全保護設備等。

在南京NO.2016G01地塊項目施工現場，對動態現象的追蹤，使用了UWB技術，追蹤的動態對象有起重機艙室、現場工人等。對于UWB，為每個人配備，至少1個，并利用UWB進行數據的收集，并在本地服務器上進行發布，并采用服務器，對速度、位置等相關信息進行計算。同時采用6個UWB，并將其安裝起重機的各個部位，在支架上，安裝4個UWB，在起重機艙室和起重機吊鉤上分別安裝1個UWB。

對整個施工現場進行模擬，并準確的標記相關元素，已知這些元素給定時間位置。在未有警告發生時，例如，對于起重機的臨近區域，顏色呈黃色，但是一旦工人走入，顏色會發生改變，由黃色變為紅色，發生這一改變，意味著工人存在危險。為避免出現警報無用的情況，用戶可以對起重機的臨近區域進行定義。起重機駕駛室操作人員的視野有限，當操作人員想要將建筑材料放置在一個看不見的位置，為了準確的找到位置，操作人員可以通過虛擬現實環境，找到放置的位置。

3 建筑工程施工現場可視化安全監控系統建立

建立建筑施工現場可視化安全監控系統的關鍵問題在于可操作性和實現的手段。隨著計算機應用技術、超大規模集成電路技術、圖像處理技術、網絡通訊技術等高新技術日新月異的發展，安全監控技術也是突飛猛進的。國內逐步成熟的網絡通信、網絡視頻、生物識別、信息對比、智能監控技術，可以為建筑施工現場可視化提供更加系統化的技術支持。完備的通信設施、先進的監控器材、成熟的網絡視頻技術是建筑施工現場可視化安全監控系統可行性的技術保證。

（1）可視化安全監控系統的開發是一個龐大的工程，前期要進行需求分析，包括技術條件、前端監控點、傳輸網絡、平臺設備及機房建設。系統設計與實現中需要設計原則的擬定、監控點布置要點及動態變化、平臺框架設計、網絡視頻與平臺的接人、運行和維護。系統構建后期進行實證分析和測試，包括系統測試、功能測試、實證應用效果、專家評估。建筑項目施工不僅涉及到土木工程、排水、配電等諸多領域，不僅施工難度大，而且施工工期較長。因此，建筑工地人員流動較大，同時材料搬運、機械設備施工較多，這給建筑施工現場的安全管理帶來了極大的難度。如果僅僅依靠安全管理人員在現場進行巡視發現問題，由于建筑施工區域較大，需要投入大量的人力來完成?？梢暬夹g的誕生，大大簡化了建筑工地現場安全管理工作，建筑工地可視化安全管理系統不僅能夠將建筑工地的實時情況在屏幕顯示出來，而且系統還能夠對現場違規操作、安全隱患等給予報警，大大提升了安全管理效率。

（2）對于前端監控點的選擇，要利用科學合理的分析方法，結合建筑施工現場安全管理人員工作中的實踐經驗，選擇合適的前端監控點。通過調查問卷法、專家訪談法、頭腦風暴法等來對建筑施工現場的項目經理、安全管理人員、現場施工環境等。進行科學調查，定性分析合適的前端監控點。

（3）對于攝像頭的選擇，需要進行嚴謹的廣泛的市場調查，了解攝像頭的性能和價格后合理采購，既要經濟也要適用，結合施工現場的情況安裝對應相應性能的攝像頭，如塔吊適合3600廣視角攝像頭。對于系統用戶的使用上，結合工地實際的管理情況，設定對應權限、職責分明，做到工地上真正的隱患視覺化、透明化，糾偏措施真正有管理人員去落實。

（4）我國現在沒有明確的建筑相關法律規定建筑施工現場需要可視化安全監控管理，目前只有讓可視化安全監控系統在施工現場安全管理上產生真正的成效，那么它的發展才會得到施工企業、社會各界人士以及法律的支持。

4 結語

隨著科學技術的發展，目前可視化技術已經不再是單純的可視化顯示功能，通過軟件系統建立的監控系統能夠實現建筑工地現場監控、危險報警等多種功能。將可視化技術應用在建筑工地的安全管理中，不需要安全管理人員去現場實地巡視，通過監控系統即可高效地完成安全管理工作，可以有效地提升企業安全管理工作，降低安全管理人力的投入。

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